MPLS转发机制讲解

1、MPLS转发机制讲解47.2.1   帧模式MPLS转发 前面简要介绍了MPLS的传播过程，这里我们来详细介绍MPLS的转发机制，在MPLS的转发机制中，通常分为帧模式和信元模式。帧模式工作流程如下：  首先，当San Jose路由器收到IP分组以后，将会根据其目的地址，对IP转发表FIB进行3层查找。由于Cisco的CEF是唯一使用FIB表的第3层交换机制，所以必须在运行MPLS的所有路由器上启用CEF，而所有接收非标签分组，并将其以标签分组的方式通过MPLS主干传播的入口接口，都必须支持CEF交换。核心路由器不执行CEF交换他们只交换标签分组-但为分配标签，他

2、们仍然以全局方式启用CEF。通过如下命令可以查看FIB的信息： SanJose#show ip cef 192.168.2.0 192.168.2.0/24, version 11, cached adjacency to Serial1/0/1 0 packets, 0 bytes    tag information set         local tag: 29         fast tag rewrite with Se

3、1/0/1, point2point, tags imposed: 30    via 172.16.1.4, Serial1/0/1, 0 dependencies         next hop 172.16.1.4, Serial1/0/1         valid cached adjacency         tag rewrite with Se1/

4、0/1, point2point, tags imposed: 30  标签的转发通常使用特定的标签转发表.查看方式如下： SanFrancisco#show tag forwarding-table tags 30 detail Local    Outgoing        Prefix                &#

5、160;       Bytes tag    Outgoing      Next Hop tag        tag or VC      or Tunnel Id            switched 

6、0;    interface 30          28                    192.168.2.0/24        0      &

7、#160;             Se0/0/1        172.16.3.1                 MAC/Encaps=14/18, MTU=1504, Tag Stack28      

8、           00107BB59E2000107BEC6B008847 0001C000         Per-packet load-sharing  NewYork#show tag forwarding-table tags 37 detail Local    Outgoing        Pref

9、ix                        Bytes tag    Outgoing      Next Hop tag        tag or VC    

10、0; or Tunnel Id            switched      interface 37          untagged              192.168.2.0/24 0 

11、60;                  Se2/1/3        192.168.2.1                 MAC/Encaps=0/0, MTU=1504, Tag Stack  

12、;       Per-packet load-sharing MPLS标签使用栈结构，也就是一个分组可以包含多个标签，并利用BoS位标识栈底。  在帧模式MPLS中，运行Cisco IOS软件并作为MPLS LSR的Cisco路由器可以对分组标签执行大量的操作：    弹出标记(Pop tag)： 删除MPLS标签栈顶的标签，将余下的有小负载作为一个标签分组进行传递。     聚集(Aggregate)： 删除MPLS标签栈顶的标签，并对低层的IP分组执行3层查找。被删除的

13、标签是栈底标签，如果不是则丢弃报文。 标签栈进行MPLS交换的工作原理如下： 在网络中通过某些功能使得边缘路由器就分组规则达成一致，而不需要了解核心网络情况时可以启用这种转发方式。首先NewYork路由器分配标签为73，并且和SanJose达成一致，数据在核心传送前就带有了双标签，但两个POP的用户通过73标签的封装，并不了解骨干网的一些情况，如下图所示  标签具体的分配流程采用TDP或者LDP协议。由MPLS的发展史可以看到，TDP是LDP的前身，为Cisco专有协议，并且在IOS 11.1CT以及12.0中实现。而LDP为TDP在IETF标准化后的产物，IOS 12.2

14、T以后的版本包含此协议。功能上而言，两者是等价的俄，可以同时用于网络中，甚至可以在同一个LSR的不同接口启用不同的标签分发协议。关于它们，我们将在稍后的章节介绍。 最后我们注意，在MPLS帧模式中，有一种特殊的机制为倒数第二跳弹出(Penultimate  Hop  Popping).对于一个从MPLS邻居收到的目的地为MPLS域外的一个子网分组而言， MPLS网络中的出口边缘LSR可能必须对它进行两次查找操作，该LSR必须检查标签栈头中的标签。并执行标签查找工作，就像认识到必须弹出标签并检查并检查底层IP分组一样，必须对IP分组执行3层查找，然后再转发。 例如上图的New

15、York  POP路由器，在双重栈的查找下，使得性能下降剧烈。所以为了解决这个问题，提出了PHP机制，如下图所示：  倒数第二跳弹出机制只用于直接连接的子网或者聚合路由。对于直接相连的接口，需要执行3层查找，以便获得被发送到直接相连的目的地分组的小一条信息。如果前缀是一个聚合，也必须执行3层查找，以获得具体的路由，然后使用它将分组路由给正确的出口。 使用倒数第二跳弹出机制后，edge-LSR可以请求上游邻居弹出标签，如上页图中的New  York路由器。邻居通告采用特殊的隐式无效(imp-null)LDP、TDP标签值告知。 NewYork#show tag td

16、p binding 192.168.2.0 24    tib entry: 192.168.2.0/24, rev 10               local binding:    tag: imp-null(1)               remote binding: tsr:

17、 172.16.3.1:0, tag: 28 Washington#show tag tdp binding 192.168.2.0 24     tib entry: 192.168.2.0/24, rev 10               local binding:    tag: 28          

18、60;    remote binding: tsr: 172.16.3.2:0, tag: imp-null(1)              remote binding: tsr: 172.16.1.4:0, tag: 30               remote binding: tsr: 172.16.2.1

19、:0, tag: 37 47.2.2   帧模式MPLS和BGP交互 我们知道在传统的以BGP链接的骨干网中，通常每个路由器都要运行BGP路由协议,特别是在核心网中，IBGP是全互联的，如下图所示：  在如上配置的情况下，查看7200a的路由表和转发表如下： 7200a#show ip route Codes: C - connected, S - static, I - IGRP, R - RIP, M - mobile, B - BGP           &#

20、160;   D - EIGRP, EX - EIGRP external, O - OSPF, IA - OSPF inter area               N1 - OSPF NSSA external type 1, N2 - OSPF NSSA external type 2              

21、 E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2, E - EGP               i - IS-IS, L1 - IS-IS level-1, L2 - IS-IS level-2, ia - IS-IS inter area               * - ca

22、ndidate default, U - per-user static route, o - ODR Gateway of last resort is 7.1.5.1 to network 0.0.0.0 B        171.68.0.0/16 200/0 via 12.12.12.12, 01:10:44           3.0.0.0/32 is subnetted, 1 subnets 7200a#show ip c

23、ef 171.68.0.0 171.68.0.0/16, version 69, cached adjacency to POS3/0 0 packets, 0 bytes, wccp tag 139    via 12.12.12.12, 0 dependencies, recursive         next hop 10.0.3.5, POS3/0 via 12.12.12.12/32         valid cached

24、 adjacency 这种结构由于核心路由器要运行BGP，配置比较复杂，出现故障恢复也比较麻烦，和核心层尽量简单的设计模式有些冲突，在MPLS核心网络中，核心路由器不运行BGP，同时，iBGP链接仅在各POP之间运行，如下图所示：  查看7200a的FIB信息如下： 7200a#show ip cef 171.68.0.0 detail 171.68.0.0/16, version 1934, cached adjacency to POS3/0 0 packets, 0 bytes    tag information from 12.12.12.12/32,

25、shared         local tag: 36         fast tag rewrite with PO3/0, point2point, tags imposed 12323    via 12.12.12.12, 0 dependencies, recursive         next hop 10.0.3.5, POS3/0 via 12.

26、12.12.12/32         valid cached adjacency         tag rewrite with PO3/0, point2point, tags imposed 12323 在12008a上查询LFIB表如下: 12008a#show mpls forwarding Local    Outgoing        P

27、refix                        Bytes tag    Outgoing      Next Hop tag        tag or VC    &

28、#160; or Tunnel Id            switched      interface 12318    Pop tag          10.0.57.0/24            0

29、                    PO1/0            point2point               1/43   

30、             10.0.57.0/24            0                    AT3/0.1    &

31、#160;   point2point 12319    12320              10.0.86.0/24            0             

32、0;      PO1/0            point2point               1/44                10.0.86.0

33、/24            0                    AT3/0.1        point2point 12320    12321    

34、;          10.1.1.1/32              0                    PO1/0     

35、60;      point2point               1/45                10.1.1.1/32           

36、60;  0                    AT3/0.1        point2point 12321    12322              10.1

37、.1.2/32              0                    PO1/0            point2point   &#

38、160;           1/46                10.1.1.2/32              0        &

39、#160;           AT3/0.1        point2point 12322    12326              16.16.16.16/32        0 

40、                   PO1/0            point2point                1/51   

41、             16.16.16.16/32        0                    AT3/0.1        poin

42、t2point 12323    12324              12.12.12.12/32        575                PO1/0    

43、0;       point2point                1/49                12.12.12.12/32        0  

44、;                  AT3/0.1        point2point 12324    12325              13.13.13.13/32  

45、      0                    PO1/0            point2point            

46、60;    1/50                13.13.13.13/32        0                    AT3/0.1

47、60;       point2point 12325    12327              17.17.17.17/32        144             &#

48、160;  PO1/0            point2point  12008a#show ip cef 12.12.12.12 internal 12.12.12.12/32, version 385, per-destination sharing 0 packets, 0 bytes    tag information set, shared         loc

49、al tag: 12323   via 10.0.5.11, POS1/0, 0 dependencies         traffic share 1         next hop 10.0.5.11, POS1/0         unresolved         valid adjacency

50、         tag rewrite with PO1/0, point2point, tags imposed 12324    via 10.0.4.11, ATM3/0.1, 1 dependency         traffic share 1         next hop 10.0.4.11, ATM3/0.1    

51、     unresolved         valid adjacency         tag rewrite with AT3/0.1, point2point, tags imposed 1/49(vcd=65)     0 packets, 0 bytes switched through the prefix    tmstats: external

52、0 packets, 0 bytes                       internal 0 packets, 0 bytes    Load distribution: 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 (refcount 2)    Hash    OK  

53、;  Interface                                  Address             

54、;     Packets    Tags imposed    1          Y      POS1/0                     &#

55、160;                  point2point                      0        12324  

56、;  2          Y      ATM3/0.1                                

57、0;   point2point                      0        1/49    3          Y    

58、0; POS1/0                                        point2point       

59、60;              0        12324    4          Y      ATM3/0.1          

60、;                          point2point                      0 

61、60;      1/49    5          Y      POS1/0                         

62、0;              point2point                      0        12324    6   

63、;       Y      ATM3/0.1                                    point2point

64、                      0        1/49    7          Y      POS1/0   

65、;                                     point2point            

66、;          0        12324    8          Y      ATM3/0.1              &

67、#160;                     point2point                      0      

68、;  1/49    9          Y      POS1/0                              

69、          point2point                      0        12324    10       

70、 Y      ATM3/0.1                                    point2point      &

71、#160;               0        1/49    11        Y      POS1/0           

72、;                             point2point                    

73、;  0        12324    12        Y      ATM3/0.1                        

74、            point2point                      0        1/49    13     &

75、#160;  Y      POS1/0                                        point2point

76、0;                     0        12324    14        Y      ATM3/0.1                                    point2point